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舷侧管式耐冲击结构设计及力学性能研究
| 论文题名： | 舷侧管式耐冲击结构设计及力学性能研究 |
| 关键词： | 船舶设计;舷侧结构;管式夹层板;数值仿真;齿型纵桁;力学性能 |
| 摘要： | 世界各国经济的发展和全球经济一体化进程的加快，使得海上交通日趋繁忙，海洋平台数量越来越多，船舶碰撞事故时有发生，造成严重损失。船舶碰撞领域的研究工作一直在开展，各国学者相继进行大量研究。基于管式结构具有较高的强重比和吸能效率，将管式结构应用于舷侧结构探讨舷侧结构力学性能变化是一个研究方向。 本文首先归纳概述管式结构和船舶防撞的研究历史和现状，基于此提出了三种管式夹层板，并使用非线性有限元软件 ABAQUS建立管式夹层板的有限元模型，分析结构参数变化后碰撞力、能量吸收等变化趋势；用三种夹层板代替单壳船舷侧外板和肋骨，分析了新式舷侧的耐撞性；设计出新型纵桁--齿型纵桁结构，并应用于双舷侧结构，分析结构力学性能变化；最后将管式夹层板和齿型纵桁均应用于舷侧结构，形成新型管式舷侧结构，全面评估其耐撞性能。本文的主要研究工作及结论如下： （1）广泛阅读中外文献的基础上，对国内外船舶耐撞结构的设计方案及管状结构的研究进行归纳总结；学习了非线性有限元基本理论，对 ABAQUS动态响应分析所用到的关键技术和分析流程进行消化吸收。 （2）运用有限元软件，建立了椭圆管夹层板的有限元模型。讨论了夹层板的设计准则、建模方法、网格尺寸和能量守恒，为进一步开展夹层板的力学性能研究提供技术支持。 （3）建立圆管夹层板、椭圆管夹层板和IO型夹层板模型，通过改变夹层板结构面板厚度、夹芯壁厚度及夹芯层排布方式，分析结构吸能、碰撞力及比能的变化规律。 （4）在结构重量基本相等的前提下，将普通船体加筋板架等效成圆管夹层板、椭圆管夹层板和IO型夹层板，并将它们用于传统舷侧结构；对比分析传统结构和新式舷侧结构的耐撞性能，研究表明：在质量基本相当的前提下，三种舷侧结构能更好的抵抗冲击载荷，耐撞性能均显著增加；相同工况下IO型夹层板效果更优。 （5）以增大结构参与变形的范围为思路，设计出齿型纵桁并进行数值仿真，选取三个典型位置与传统双舷侧结构对比分析，得出在1、2位置时结构耐撞性较好，在3位置时耐撞性未发生显著变化。 （6）将管式夹层板和齿型纵桁同时应用于船舶舷侧结构，形成三种管式舷侧结构，将新型结构和传统结构做比较，得出新型结构能较好的防护船舶结构的结论。 |
| 作者： | 李南南 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 王林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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